Rola ultra szybkiego wyłącznika (UFD) w hybrydowym przekaźniku HVDC firmy ABB

Rozwiązanie hybrydowego wyłącznika obwodów DC

Rozwiązanie hybrydowego wyłącznika obwodów DC łączy doskonałe możliwości przełączania urządzeń elektronicznych mocy (takich jak IGBT) z niskimi stratami mechanicznego sprzętu rozdzielczego. Ta konstrukcja zapewnia, że prąd nie przepływa przez półprzewodniki w głównym wyłączniku, chyba że jest potrzebne przerwanie. Jest to osiągane poprzez mechaniczną ścieżkę obiegu, która składa się z super-szybkiego odłącznika (UFD) i pomocniczego przełącznika komutacyjnego połączonych szeregowo, jak pokazano na rysunku.

Zasada działania

Normalna praca:

W normalnym trybie pracy prąd przepływa przez mechaniczną ścieżkę obiegu, z UFD i pomocniczym przełącznikiem komutacyjnym w zamkniętej pozycji. Dlatego prąd nie przepływa przez półprzewodniki w głównym wyłączniku, co zmniejsza straty.

Wykrycie awarii i przerwanie:

Po wykryciu awarii, pomocniczy przełącznik komutacyjny szybko przekierowuje prąd ze ścieżki obiegu do równoległego głównego wyłącznika. Ten proces zapewnia, że UFD może oddzielić swoje kontakty pod prawie zerowym obciążeniem prądem, unikając tworzenia łuku i przegrzewania.

Rola UFD:

• Pełna izolacja dielektryczna: UFD musi zapewnić pełną izolację dielektryczną między swoimi kontaktami po tym, jak główny wyłącznik działa (tzn. po przerwaniu prądu), aby zapobiec ponownemu przepływowi prądu.

• Maksymalny nominalny prąd: UFD musi być w stanie wytrzymać maksymalny nominalny prąd systemu, aby zapewnić niezawodne działanie we wszystkich warunkach.
  Szybka reakcja: W przypadku nieoczekiwanych awarii podsystemów, UFD musi być w stanie natychmiast wykonać operację zamykania, aby chronić cały system przed uszkodzeniami.

Wyjaśnienie diagramu

Na diagramie super-szybki przełącznik odłączający jest oznaczony jako element b. Układ całego systemu jest następujący:

• Mechaniczna ścieżka obiegu: Składa się z UFD i pomocniczego przełącznika komutacyjnego połączonych szeregowo.

• Główny wyłącznik: Zawiera urządzenia elektroniczne mocy (takie jak IGBT) do szybkiego przerwania prądu w przypadku awarii.

• Pomocniczy przełącznik komutacyjny: Szybko przekierowuje prąd ze ścieżki obiegu do głównego wyłącznika po wykryciu awarii.

Podsumowanie

Rozwiązanie hybrydowego wyłącznika obwodów DC osiąga efektywne i niezawodne przerwanie prądu, łącząc szybkie przełączanie urządzeń elektronicznych mocy z niskimi stratami mechanicznych przełączników. Kluczową rolą UFD jest zapewnienie szybkiego i bezpiecznego przerwania prądu oraz zapewnienie niezbędnej izolacji dielektrycznej w warunkach awaryjnych, co chroni system przed uszkodzeniami.